급속한 개발 및 도시화의 상징이자 석유, 금융 허브인 싱가포르에서 열린 국제에너지주간(Singapore International Energy Week)에서 파리 기후변화 협약과 신재생 에너지 비용 하락에 힘입어 청정에너지 시스템으로 전환은 거스를 수 없는 대세가 되었으며, 남은 한 가지는 실행뿐이라는 주장이 제기되었다.

모두를 위한 지속 가능한 에너지(Sustainable Energy for All) 기구의 유엔 사무총장 특사 레이철 카이트(Rachel Kyte)는 21세기 중반까지 거의 배출이 없는 시스템을 완성해야 한다고 주장하면서, 전반적인 긍정적인 분위기 속에서도 국제 에너지 목표를 달성하는 것은 여전히 힘겨운 상태라고 말했다. 연간 11억 명이 전기를 사용하지 못하고 있으며 화석연료 사용에 따른 대기오염으로 650만 명이 매년 사망하고 있다. 대기 중 CO2 양은 증가하고 있으며 계속해서 기후를 위협하고 있다고 하면서 분산 전력망을 혼합하는 것이 격차를 해소하는 방법이라고 강조했다.

국제에너지기구(International Energy Agency) 페이스 비롤(Fatih Birol) 사무총장은 신재생 에너지원이 탄소를 배출하지 않는 시스템의 핵심이지만 다른 기술도 사용할 수 있다고 본다. 에너지 효율 증대, 원자력 등이 국가별 필요에 따라 대안이 될 수 있다고 말했다. 그는 또한 일본을 선두로 한 아시아의 탈원자력 움직임에도 불구하고 2015년은 신규 원자로 10기가 가동에 들어간 원자력의 황금기였다고 밝혔다. 세계원자력협회(World Nuclear Association) 아그네타 라이징(Agneta Rising) 사무총장도 원자력의 우수한 성과를 보여주었다고 하면서 원자력이 유럽과 미국의 최대 청정 에너지원이며 세계적으로도 두 번째를 기록하고 있다고 말했다.

청정에너지 시스템을 위한 계획과 수단이 마련된 상태에서 남은 것은 실행 의지라는 것을 알 수 있다. 특히, 원자력이 청정에너지 전환에서 중요한 역할을 하고 있음을 보여준다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 청정에너지;신재생에너지;원자력 2. clean energy;renewable energy;nuclear

현재 배에 선적된 위험한 폐핵연료를 안전한 저장고에 무사히 이송할 수 있게 됐다. 러시아 무르만스크에서 영국이 자금 지원한 시설이 문을 열게 됨에 따라 가능해졌다. 상기 저장고는 2,100만 파운드가 넘는 가치를 지녔으며, 영국의 글로벌 파트너십 프로그램 하에 진행된 프로젝트 중 가장 규모가 큰 완료된 프로젝트에 해당한다. 이런 종류로 러시아 및 국제 원자에너지 당국의 표준을 온전히 부응한 사례는 러시아에서 최초이다. 저장고는 지진과 테러 공격을 견뎌낼 수 있도록 설계됐으며, 200만 파운드의 통합 방어 체계를 보유한다. 상기 프로젝트의 완결은 영국과 러시아가 핵안전 및 핵보안 공동 협력사에서 주요 성과라 할 수 있다. 영국 정부가 전 소비에트 연합에서 직접 지원한 것 중 가장 규모가 크고 가장 복잡한 핵안전 프로젝트라고 한다. 이로써 환경적 위험뿐만 아니라 핵 확산 및 파괴활동의 위험도 크게 줄일 수 있게 됐다고 한다. 양국이 핵연료라는 매우 중요한 분야에서 긴밀하고도 실천적으로 협력한 대단히 우수한 사례라고 할 수 있다. 상기 프로젝트의 성공은 모든 당사자들 간의 긴밀한 공조, 팀워크, 협력에 기인한다. 상기 저장고는 저장 캐스크 50개 속에 든 폐연료봉 3,500개를 안전하게 저장할 수 있다. 글로벌 파트너십은 2002년 G8 정상들이 카나나스키스에 모여 결성한 것이다. G8 국가들은 10년간 200억 달러를 들여 대량 파괴 물질 및 무기의 확산을 저지키로 서약했다. 이에, 영국은 7억 5천만 달러를 제공하겠다고 약속했다. 상기 저장고는 핵 물질을 안전하게 저장하게 되며, G8 정상들이 수립한 상기 프로그램이 규정한 우선원칙 가운데 하나에 해당한다. 추가 정보는 다음을 참조: http://www.dti.gov.uk/energy/environment/soviet-nuclear-legacy/index.html

• 저자 : 글로벌 과학기술정책 정보서비스
• Keyword : uk, global partnership, 핵 연료, 저장, 러시아

스위스연방원자력안전청(ENSI, Federal Nuclear Safety Inspectorate)는 방사성폐기물 중간저장시설에 보관된 저장용기의 경년열화에 대해 체계적으로 관리할 것을 요구했다. 이 요구는 해당 시설에서 폐기물 저장용기 노화와 연료취급에 대한 연구가 완료된 후 이뤄진 것이다.

스위스 내 방사성폐기물은 심지층 영구처분장에 처분될 때까지 중간저장시설에 보관되고 있다. 중간저장 용기는 40년 동안 사용하도록 설계되었는데 심지층 영구처분장이 2050~2060년이나 되어야 운영될 것으로 예상됨에 따라 일부 폐기물은 저장용기에 40년 이상 저장되게 된다.

ENSI은 2017년 3월 15일 중간저장용기의 장기 안전성에 확인하기 위한 연구가 완료되었다고 밝혔다. 이 연구는 특히 경년열화가 저장용기의 기능에 어떠한 안전관련 영향을 미치는지 규명하는 것을 목표로 했다. 또한 설계수명을 넘는 중간저장기간을 초과한 용기를 영구처분장으로 수송할 때 문제점은 없을지도 조사하였다.

ENSI 측은 이 연구를 통해 중간저장에 대해 포괄적이고 체계적인 경년열화관리가 필요함을 입증했다고 밝혔다. 이를 바탕으로 저장용기의 장기 안전성 확보를 위해 취해야할 조치를 요구하게 된 것이다. 여기에는 기계적인 부하가 가해진 상태에서 연료거동에 대한 정보, 연료피복재에 대한 온도 영향, 저장용기 부품 및 저장용량 등을 수집하는 것이 포함된다.

ENSI 측은 중간저장시설 운영자가 경년열화 관리계획을 이행하는데 필요한 사용후 핵연료 및 고준위 방사성폐기물 수송과 저장에 따른 요건을 개발하여 제출하도록 요청할 계획이다. 이 요건은 중간저장시설에 사용되는 모든 형태의 저장용기에 대해 개발하도록 할 예정이며 경년열화 관리계획은 10년마다 검토하여 개정하도로 할 방침이다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 방사성폐기물, 심지층 영구처분장, 중간저장시설 2. Radioactive waste, deep geological repository, interim storage facility

미국 신규원전 프로젝트인 Vogtle 신규원전에 첫 번째 원자로냉각재펌프(RCP, reactor coolant pump)가 설치를 위해 인양됨으로써 미국 내 AP1000형 원자로 건설 프로젝트에 새로운 핵심마일스톤을 달성하게 되었다. 무게가 각각 170 톤에 달하는 4대의 RCP 중 첫 번째 펌프는 현재 Georgia주 Waynesboro 인근에 있는 Vogtle 원전 3호기 격납건물 안에 있다.

RCP는 증기발생기에 장착될 예정이며 증기발생기의 물을 원자로 압력용기로 순환시켜 원자력발전소 안전운전을 위해 충분한 열을 전달함으로써 원자로냉각재계통(RCS, reactor coolant system)에서 핵심적인 역할을 수행하게 된다.

Vogtle 3호기에서 진행된 다른 마일스톤에는 격납건물 외벽을 따라 차폐건물 판넬 설치를 완료한 것이 있는데 이는 거의 절반이 철로 되어 있으며 이로써 콘크리트 건물이 제자리를 잡게 되었다. 격납건물 내 운전 데크를 구성하는 최종 모듈도 현재 설치가 완료된 상태다.

Vogtle 4호기에서는 60여 시간에 걸쳐 원자로 격납건물 내에 1,500 입방미터에 달하는 콘크리트 타설이 이뤄졌는데 이는 증기발생기와 가압기를 설치하기 위한 준비의 일환이다.

Vogtle 원전 3호기 건설은 지난 2013년 3월 착수되었고 4호기는 같은 해 11월에 착수된 바 있다. 모두 Southern Company의 자회사인 Southern Nuclear사 및 Georgia Power사가 Westinghouse사의 부도에 따라 건설프로젝트 관리를 지난 해 맡게 되었다. 한편, Vogtle 3호기는 현재 계획으로는 2021년 11월, 4호기는 2022년 11월에 상업운전이 가능할 것으로 전망된다.

첫 RCP 설치가 진행됨에 따라 원자로공급사인 Westinghouse사의 부도에 따라 주춤했던 Vogtle 3,4호기 신규원전건설 프로젝트가 추진에 탄력을 받으면서 새로운 전기를 맞고 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 건설프로젝트, 원자로냉각재펌프, 증기발생기 2. construction project, RCP(reactor coolant pump), steam generator

호주와 중국의 연구자들이 용융염 원자로(MSR, molten salt reactor)에 사용될 새로운 차원의 물질에 대한 기계적 특성을 파악하는데 진전을 거뒀다. 호주 원자력과학기술기구(Ansto, Australian Nuclear Science and Technology Organisation)측은 니켈 몰리브덴 금속 분말에 탄화규소 입자가 첨가 된 NiMo-SiC 합금이 부식 저항성과 방사선 손상 저항성이 우수하다고 밝혔다.

현재 운전되고 있는 상용 MSR은 없지만 Antso와 파트너십 계약을 맺은 상하이 응용물리학 연구소(Sinap, Shanghai Institute of Applied Physics)는 MSR과 토륨 에너지 연구개발 프로그램을 진행하고 있다. 탄화규소 함량을 달리한 다수의 Ni-MoSiC 합금 시편을 Sinap 실험실에서 준비하였다. Antso측은 MSR의 구조재는 고온에 강해야 하고 방사선에 내성이 있어야 하며 부식에도 강해야 한다고 밝혔다. 최근 발표된 논문에 따르면 NiMo-SiC 합금은 NiMo 매트릭스의 침전, 분산 및 고용체 강화 과정을 거쳤기 때문에 우수한 기계적 특성을 보유하고 있는 것으로 알려졌다.

해당 강화 과정에는 기계적 합금화, 스파크 플라즈마 소결, 급냉, 고온 어닐링 등이 포함된다. 니켈에 탄화규소 입자를 첨가할 때 나타나는 분산 강화 이점은 잘 알려져 있지만 고온 강도가 낮은 MSR에 적용했을 경우에는 효과가 뛰어나지 않았다. 이 문제는 새로 NiMo-SiC 합금을 개발하여 탄화규소 입자 사이의 공간을 채워 전위 운동을 방해하는 규화니켈 나노 입자를 대체하여 해결되었다.

이 합금은 분말 야금공정을 통해 개발되며 탄화규소와 규화니켈은 NiMo 매트릭스 내에 균일하게 분포되어 있는데, 이러한 탄화규소 입자의 균일한 분포는 표준 야금공정을 사용하여 생성할 수 없다. Antso측은 이러한 합금의 강도는 실리콘 카바이드 입자에 의한 분산 강화, 규화니켈에 의한 강수 강화 및 몰리브덴에 의한 고용체 강화의 조합에 기인한다고 밝혔다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 부식저항성, 방사선손상저항성 2. corrosion resistance, radiation damage resistance

Dominion Energy사는 GEH사(GE Hitachi Nuclear Energy)가 개발하고 있는 소형모듈형원자로(SMR, small modular reactor)인 BWRX-300의 상용화에 자금을 대기로 했다고 GEH사 측이 2018년 5월 21일 밝혔다. 이 300 MWe급 원자로는 GEH사의 1,520 MWe급 ESBWR(Economic Simplified Boiling Water Reactor) 설계에서 파생된 것이다.

GEH사 측은 Dominion사가 투자하기로 결정했다고 하면서도 정확한 투자규모에 대해서는 밝히지 않았다. BWRX-300 원자로는 원자력산업계의 장기적인 숙원을 반영하여 신규원전의 경제성을 획기적으로 향상시킨 원자로라고 밝혔다. 현행 경수로(LWR, light water reactor)와 비교할 때 더 효율적이며 단순하고 안전하며 건설도 용이하다고 덧붙였다.

GEH사 측에 따르면 BWRX-300는 이미 2014년 미 원자력규제위원회(NRC)로부터 설계인증(DC, design certification)를 받은 ESBWR 원전으로부터 설계와 인허가전략에 대한 영향을 받았다. BWRX-300는 다른 수냉식 SMR이나 기존 대형 원전에 대비할 때 단위 용량 당 60% 가량의 건설비 감소를 목표로 개발을 추진되었다. 이렇게 되면 복합사이클 가스발전이나 신재생에너지와도 가격면에서 경쟁력을 갖출 수 있게 된다.

Dominion Energy사 측은 원자력발전이 경제성장을 뒷받침하기 위해 청정하고 신뢰성 있으며 가격경쟁력 있는 전력을 공급하는데 필수적인 역할을 해야한다고 믿고 있으며 BWRX-300가 충분한 시장 경쟁력을 갖추고 있다고 확신한다고 밝혔다.

NRC는 2015년 Michigan 주에 DTE Energy사가 Fermi 원전 3호기로 1기의 ESBWR을 건설하려는 건설운영복합인허가(COL, combined construction and operating licence)을 승인한 바 있다. ESBWR은 또한 Dominion Virginia Power 사가 Virginia 주 North Anna 원전 3호기 잠정후보노형으로 선정되기도 했다. 이 신규원전에 대한 COL은 2017년 발급된 바 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 소형모듈형원자로,ESBWR,건설비 2. SMR(small modular reactor),ESBWR(Economic Simplified Boiling Water Reactor),capital cost

인도의 Kaiga 원전 1호기가 발전용 원자로 연속운전 분야에서 세계 기록을 경신했다. 가압중수로(PHWR, pressurised heavy water reactor) 원전인 이 원자로는 2016년 5월 13일부터 941일 간의 연속운전 기록을 수립한 것이다. 이 기록은 원자로 노형을 불문하고 세계 최장 기록이다.

이전 기록을 갖고 있던 원전은 개량형 가스냉각로(AGR, advanced gas-cooled reactor)인 영국 Heysham II원전의 2호기로 2016년 9월 계획예방정비를 위해 계통병해 할 때까지 940일이 연속운전 기록을 달성한 바 있다.

인도 원자력부(DAE, Department of Atomic Energy)는 2018년 12월 10일 오전 9시 20분 Kaiga 원자력발전소(KGS, Kaiga Generating Station) 1호기가 941일 동안의 비정지 연속운전을 기록함에 따라 인도를 세계 어떤 원자로형에서 독보적인 최장 연속운전기록 보유국으로 만들었다고 밝혔다. 이 기간 동안 이용율은 99.4%에 달했다고 DAE는 덧붙였다.

인도 Karnataka 지역의 Kaiga 원전부지는 인도가 직접 설계한 4시의 220 MWe급 PHWR가 설치되어 있다. Kaiga 원전 1호기는 2000년 상업운전을 시작한 바 있다. 지난 10월 이 원자로는 PHWR형 원자로 중 이전 최장 연속운전기록보다 하루 더 긴 895일로 경신한 바 있다. 이전 기록은 캐나다의 Pickering 원자력발전소의 7호기가 1994년에 수립한 894일 무정지 연속운전이었다.

PHWR과 AGR은 모두 원자로 정지없이 핵연료를 재장전할 수 있도록 설계되어 있다. 인도원자력공사(Nuclear Power Corporation of India Ltd.)는 자사가 소유한 원전 3기가 장기간 운전되고 있다고 밝혔다. 이들 원전은 세계기록 경신 후 여전히 운전을 지속하고 있는 Kaiga 1호기, Rajasthan 3호기 및 Rajasthan 5호기로 Rajasthan 3,5호기는 2년 이상 연속운전을 이어나가고 있다고 밝혔다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 연속운전,발전용 원자로,계획예방정비 2. continuous operation,nuclear power reactor,scheduled maintenance outage

프랑스 원전안전 당국은 증기발생기 일부 부위에서 고농도의 탄소가 발견된 10기의 900 MWe급 원전에 대해 EDF사가 제출한 운전가능성 분석보고서를 승인했다고 밝혔다. EDF사는 2기의 1,450 MWe에 대해서도 같은 종류의 보고서를 곧 제출할 계획이다.

지난 6월 프랑스의 원전규제기관인 ASN(Autorité de Sûreté Nucléaire)는 EDF가 운영하는 용량 900 MWe 및 1,450 MWe급 18기의 원전이 증기발생기에 높은 농도의 탄소를 함유하고 있다는 사실을 파악했다고 밝혔다. 이 중 12기 유로입구는 일본주물단조회사(JCFC, Japan Casting and Forging Corporation)가 제작한 것으로 고농도의 탄소를 함유했을 개연성이 있다면서 고농도 탄소가 함유되면 철강의 기계적 속성이 나빠진다고 밝혔다.

그 이후 EDF은 ASN측에 12기의 원자로가 운전 안전성을 확보하고 있음을 입증하는 자료를 제출해 왔다. 이에 ASN은 이를 입증하기 위해 추가적인 검사가 필요하다는 입장을 견지해 왔으며 이 검사는 계획예방정비 기간 중에 기시행되었거나 시행되고 있다. EDF가 제출한 자료는 ASN과 프랑스 방사선방호원자력안전청(IRSN, Institute for Radiological Protection and Nuclear Safety)에서 가설과 방법이 맞는지 검토를 거쳤지만 ASN은 가설에 대해 해당 기기에 대한 복제품을 만들어서 시험을 통해 입증해야 한다고 주장하였다.

ASN은 이번에 EDF측에 추가 검사가 필요하며 운전상 보완조치가 시행되거나 강화되어야 하며 추가적인 시험이나 연구가 수행되어야 한다고 요청한 것이다. 2016년 12월 5일 ASN은 이번 요청이 이행되어야 하지만 EDF가 보인 입증방식은 900 MWe급 원전에 대해 수용가능하며 ASN이 해당 원전의 재가동을 승인하는데 사용될 수 있을 것이라고 밝혔다. 각 원전은 개별적인 안전성 검토결과에 따라 재가동이 결정될 예정이다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 증기발생기, 탄소, 기계적 성질 2. steam generator, carbon, mechanical property

2016년도 Bruno Pontecorvo상을 중국의 고에너지 물리 연구소의 Wang Yifang교수가 받게 되었다고 2월 27일 국제 심사위원단이 발표하였다. Wang교수는 중성미자진동 (neutrino oscillation)현상에 대한 연구를 인정받았고 Daya Bay에 있는 중성 미자 반응기에서 Theta 13 혼합각을 측정한 공로를 인정받았다.

Wang교수는 이 상을 수상한 첫 중국인 과학자이다. 2014년에 Wang교수가 실험 입자물리학 분야에서 W. K. H. Panofsky상을 수상한 뒤에 또 다른 국제적인 상을 수상하게 된 것이다. 2015년도에는Nikkei Asia상을, 2016년도에는 기초 물리학 돌파구상을 수상하였다.

Wang교수는 한국의 서울대학의 김수봉 교수와 중성미자 진동에 대한 반응기 실험으로 공동 수상을 하였고, 일본의 KEK의  Koichiro Nishikawa 교수와 함께 Tokai에서부터 Kamioka까지의 중성 미자 진동 실험을 인정받아 공동 수상하게 되었다. Bruno Pontecorvo상은 기초가 되는 입자 물리학에 대한 상으로 러시아의  Dubna 에 위치한 Joint Institute for Nuclear Research (JINR)에 의해서 주어진다.  이 상은 1995년에 중성미자 물리학의 아버지라고 불리는Bruno Pontecorvo 교수를 기념하여 만들어진 것이다. Bruno Pontecorvo 교수의 주된 연구 방향에 맞추어 이 상은 주로 중성미자 물리학 분야에 대해 주어진다.

Wang교수는 Daya Bay 중성미자 실험을 제안하였는데 여기에는 검출기의 상세 설계와 실험계획이 포함되었는데, 중성 미자 혼합각 theta 13을 정확하게 측정하기 위한 것이었다. Wang교수는 거대한 국제 공동 연구를 통해 이 실험의 공동 대변인으로 선출되었다.

이 상은 2016년도 상은 2월 24일에 있었던 JINR 과학 위원회 121회 모임에서 승인을 받았다. 수상식은 올해 9월에 열릴 예정이다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 중성미자 2. Neutrino

미국의 NuScale Power사는 원전설계에 대한 운영을 모의하기 위해 자사의 소형모듈형원자로(SMR, small modular reactor)의 2번째 주제어실 시뮬레이터를 완성했다. 2017년 5월 9일NuScale Power사는 이 신규 시뮬레이터가 발전소 운영절차서와 훈련용 교재 개발은 물론 향후 해당 노형 발전소 운전원 교육에도 활용될 수 있다고 밝혔다.

2016년 12월 NuScale사는 세계 최초로 자사가 개발 중인 NuScale SMR 자체와 600 MWe 출력을 낼 수 있는 NuScale 모듈 12개를 결합한 원자력발전소에 대한 설계인증 신청을 미 원자력규제위원회(NRC, Nuclear Regulatory Commission)에 제출한 바 있다. 2017년 3월 15일 NRC는 NuScale사의 신청을 공식 접수했다. 첫 상용 NuScale 발전소는 Idaho 국립연구소 내 부지에 건설될 계획이다.

NuScale사 Washington주 사무실에 위치한 신규 시뮬레이터는 전력생산에 필요한 NuScale SMR 모듈, 터빈 발전기 및 지원계통의 운전을 모두 모의할 수 있는 워크스테이션으로 구성되어 가상 원전 주제어실을 구현했다. 이를 통해 단일 주제어실에서 12개 전체 모듈에 대한 감시와 제어를 모의할 수 있다.

한편, 이 시뮬레이터가 가동됨에 따라 시민, 언론계 및 의회에 SMR 기술을 홍보하는 부수적인 효과도 있을 것으로 보고 있다. 미국 내에서는 SMR 기술 개발 촉진을 위해 SMR 생산에 세제상 인센티브를 주는 입법도 추진되고 있다.

한편, NuScale의 첫 번째 시뮬레이터는 2012년 8월 가동되었는데 2003년부터 Corvallis에 있는 Oregon 주립대학에 설치되어 운영되어 온 시험설비를 업그레이드 한 것이다. 전체가 공장에서 조립되는 NuScale 모듈은 고압 철제 격납용기로 둘러쌓인 통합원자로용기로 구성되어 있으며 발전용 기기와 결합되면 모듈당 50 MWe의 전력을 생산할 수 있다.

• 저자 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑
• Keyword : 1. 발전소 운영절차서, 설계인증, 소형모듈형원자로 2. plant operating procedure, design certification, SMR(small modular reactor)